美國時間11月18日，瑞士巴賽爾大學(University of Basel)與巴賽爾大學醫院(University Hospital Basel)生醫團隊，利用羥磷灰石(hydroxyapatite)與多能幹細胞(pluripotent stem cells)打造出一套體外骨髓系統，重現了骨骼內包含多種細胞、血管與神經的複雜維環境——工程化血管化成骨細胞生態位(engineered vascularized osteoblastic niche, eVON)，未來有望在減少依賴動物模型的情況下研究骨髓與造血相關疾病。研究結果已發表在《Cell Stem Cell》。

骨髓內存在許多小而專門的環境，稱為「生態位(niches)」。其中，骨內膜生態位(endosteal niche)」是對造血而言非常重要的生態位。由血管、骨細胞、神經與免疫細胞等共同構成，位於骨表面附近，且被認為與某些血液癌症的治療抗性有關。然而，過去一直缺乏能同時涵蓋骨內膜生態位所有組成要素的人體骨髓模型。

研究團隊先以人體骨骼與牙齒中天然存在的物質——羥磷灰石製作合成骨支架，接著利用分子生物學技術，將人類細胞重新編成為多能幹細胞，使其能夠在不同訊號引導下分化成多種細胞模型。

下一步是將這些幹細胞置入人工骨支架中，並依序引導幹細胞經歷特定發育階段，以一致可控的方式產生多樣化的骨髓細胞，最後形成具器官型(organotypic)的骨內膜生態位模型——工程化血管化成骨細胞生態位(eVON)。

研究人員分析顯示，eVON與人體骨內膜生態位高度相似，且尺寸比先前嘗試更大，直徑約8毫米、厚度約4毫米。eVON內含可長期維持的血管網路，血管表面覆蓋周細胞(pericytes)，伴隨神經纖維分布於成骨基質之中，關鍵生態位訊號分子如CXCL12、血管內皮生長因子A(VEGFA)等皆呈現符合人類特異性的表現。

除此之外，eVON不僅能在體外支持造血，亦能在體內保留造血幹/祖細胞(hematopoietic stem and progenitor cells, HSPCs)的多系譜重建(multilineage repopulation)能力。

eVON模型可以更貼近人體的真實生理，可望在健康與疾病狀態下的造血研究中，做為動物實驗的補充，推動實驗動物「替代、減量、優化」(replace、reduce、refine)的方向。

此外，eVON模型亦有望應用於藥物開發，但研究人員表示，若要同時平行測試多種化合物與不同劑量，eVON模型需要進一步小型化。長遠來看，eVON模型未來有望應用於訂製血液癌症的個人治療，以病患自身細胞建立個別骨髓模型來測試不同療法，達到個人化醫療的效果。

資料來源：https://scitechdaily.com/scientists-grow-a-tiny-human-blood-factory-in-the-lab/

(編譯/實習記者 康育華)